Физико-химические свойства свинца и его соединений

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 4Следующая ⇒

Свинец — химический элемент четвертой группы периодической системы элементов (подгруппа кремния, германия, олова, свинца). Атомный номер свинца 82, атомная масса 207,2. Свинец — мягкий, ковкий и пластичный металл серого цвета с синеватым оттенком. Плотность твердого свинца равна 11,336 г/см³, расплавленного (вблизи температуры плавления) 10,686 г/см³. Температура плавления свинца составляет 327,4°С, температура кипения 1745°С. Низкая температура плавления (более низкая, чем у его соединений) позволяет выделить свинец из рудного сырья без расплавления. Это свойство свинца используют в так называемой реакционной плавке и в других металлургических процессах, связанных с очисткой (рафинированием) чернового свинца. Свинец образует сплавы почти со всеми металлами (медью, оловом, цинком, серебром, золотом, натрием, висмутом, сурьмой и др.). С железом свинец не дает сплавов. Это свойство используют в металлургии: рафинирование чернового свинца осуществляют в чугунных или стальных котлах. Свинец обладает высокими антикоррозионными свойствами: он химически устойчив по отношению к ряду кислот, щелочей, солей, аммиаку. Устойчивость свинца против действия растворов серной и соляной кислот объясняется образованием на его поверхности труднорастворимых в воде сульфата и хлорида свинца. Газы — О₂, SО₂, Н₂, N₂, СО, СО₂ — не растворяются в свинце. В большинстве химических соединений свинец двухвалентен. При нагревании или плавлении на воздухе свинец легко окисляется. Глет образуется по реакции

Рb + 0,5О₂ = РbО + 210,0 кДж. (2)

При нагревании выше 200°С глет восстанавливается водородом и оксидом углерода СО до металлического свинца. Это свойство глета положено в основу восстановительной свинцовой плавки. При высоких температурах глет легко взаимодействует с оксидами других элементов, образуя силикаты (РbО×SiO₂, 3РbО×2SiO₂, 2РbО×SiO₂), ферриты (nРbО×mFе₂О₃), плюмбиты (nМеО×mРbО, где Ме—Са, Мg — и т. д.).

Это свойство глета используют в агломерирующем обжиге свинцовых концентратов. Из расплава сложных соединений (силикатов, ферритов, плюмбитов) свинец можно восстановить до металлического состояния оксидом углерода и коксом. Особенно интенсивно этот процесс протекает при температуре свыше 900 °С.

Глет — сильный окислитель, легко окисляет в расплаве Fе, Сu, Zn, Sn, Bi, Аs, Sb, S и другие элементы. Этим свойством глета широко пользуются при очистке (рафинировании) свинца от примесей:

Ме + РbО Û Рb + МеО (3)

Сульфид свинца PbS встречается в природе в виде минерала галенита (свинцовый блеск). В расплавленном состоянии сульфид свинца жидко-текуч и легко проникает в поры огнеупоров. При нагревании на воздухе РbS окисляется, образуя РbО и РbSО₄. Окисление начинается при 100—150°С и энергично протекает при 400—500 °С.

При нагревании смеси галенита с глетом в определенных условиях происходит реакция, используемая при выплавке свинца реакционным способом:

2РbО + РbS = 3Рb + SO₂ — 219,8 кДж. (4)

С металлами, обладающими большим сродством к сере (Мn, Сu, Fе, Sn, Zn), галенит взаимодействует, сульфидируя их:

PbS + Me Û MeS + Pb (5)

На этом свойстве РbS основан процесс осадительной плавки, осуществляемой при температуре выше 1000 °С.

Физико-химические свойства цинка и его соединений.

Цинк — тяжелый цветной металл синевато-белого цвета. Плотность твердого цинка составляет 7,14 г/см³, жидкого 6,7 г/см³. Температура плавления равна 419,4 °С, кипения 906°С. Цинк тверже, чем олово, но мягче, чем отожженная медь. Холодный цинк хрупкий и не прокатывается. При 100-150 °С цинк становится ковким и пластичным, из него можно прокатать листы, толщина которых составляет сотые доли миллиметра. При нагреве свыше 250 °С цинк становится настолько хрупким, что легко может быть превращен в пыль.

Сухой воздух при отсутствии углекислоты не оказывает влияния на цинк при комнатной температуре. Влажный воздух окисляет металл с образованием на его поверхности тончайшей пленки сероватого цвета, имеющей состав ZnСО₃×3Zn(ОН)₂. Эта пленка обладает большой плотностью и препятствует дальнейшему развитию окислительного процесса внутри металла.

Разбавленные кислоты растворяют цинк с выделением водорода. Щелочи растворяют цинк с образованием цинкатов. Цинк — самый электроотрицательный металл из тяжелых цветных металлов и вытесняет их из раствора по реакции МеSО₄ + Zn = ZnSO₄ + Ме, где Ме — Сu, Ni, Со, Рb, Sn.Из химических соединений цинка для металлургии наибольшее значение имеют сернистый цинк, оксид цинка (как свободный, так и связанный в силикатах и ферритах) и сульфат цинка. Сернистый цинк встречается в природе в виде минерала цинковой обманки или сфалерита ZnS, реже в виде вюртцита ZnS. Температура плавления ZnS- 1650 °С. Сфалерит восстанавливается металлическим железом. Процесс начинается при 1167°С полностью проходит при 1250 °С. Из химических соединений цинка для металлургии наибольшее значение имеют сернистый цинк, оксид цинка (как свободный, так и связанный в силикатах и ферритах) и сульфат цинка.

Интенсивное образование ферритов цинка происходит при температуре выше 650 °С; ферриты, более богатые оксидом цинка, образуются при температуре свыше 1000 °С.

Ферриты цинка можно восстановить до металлического цинка углеродом, оксидом углерода (СО), водородом и углеводородами. Реакция восстановления ферритов протекает медленнее, чем оксида цинка. С кремнекислотой оксид цинка образует силикаты, плавящиеся при высокой температуре, с глиноземом — неплавкую цинковую шпинель, из которой цинк при обычном проведении пирометаллургического процесса не восстанавливается.

Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 585; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!